二甲醚水蒸气重整制氢cu-sio2催化剂的制备与改性研究

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1、二甲醚水蒸气重整制氢Cu/SiO2催化剂的制备与改性研究StudyonthePreparationandModificationofCu/SiO2CatalystsforDMESteamReformingtoProduceHydrogen学科专业：工业催化作者姓名：王新雷指导教师：李新刚教授天津大学化工学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要氢气（H2）是一种新型的可再生能源。二甲醚水蒸气重整（dimethylethersteamreforming,DMESR）是

3、一种十分有效的制氢途径。该反应的关键技术是催化剂的开发，提高催化剂的低温活性和选择性是当前研究者需要克服的主要困难。本文通过氨蒸发法制备出具有特殊层状结构的硅酸铜，将它与固体酸γ-Al2O3进行机械混合，并对该复合催化剂进行了DMESR制氢研究，考察了铜的负载量和掺杂改性对催化剂性能的影响。采用XRD、BET、N2O化学吸附、FTIR、XPS、H2-TPR等技术对催化剂进行了详细表征，并将表征结果与活性测试结果相关联。采用氨蒸发法制备了不同Cu负载量的Cu/SiO2催化剂，详细研究了制备过程中硅酸铜的形成机制，以及Cu负载量对DMESR制氢的影响。活性测试结果表明，与浸渍法制备

4、的催化剂相比，氨蒸发法制备的催化剂具有更好的催化活性，并且Cu含量为30%的催化剂具有最优的催化性能。XRD分析表明，该法制备0+的催化剂中Cu物种高度分散。XPS结果发现催化剂表面Cu/Cu比例随着Cu0+负载量的逐渐增加而增大。通过TOF计算，我们提出当Cu/Cu接近于1时，催化剂具有最优的催化性能。为了进一步提高催化剂的选择性和稳定性，对使用氨蒸发法制备的Cu/SiO2催化剂进行改性。采用过量浸渍法制备一系列ZnO改性的Cu/SiO2催化剂。与未改性的Cu/SiO2相比，ZnO改性的催化剂表现出更低的CO选择性和更好的稳定0性。根据N2O化学吸附和XPS结果，Zn的负载量

5、显著影响催化剂表面Cu和+0+Cu的含量。TOF结果同样表明Cu/Cu为1时，DMESR反应具有最优的催化性能。XPS、H2-TPR、EDS表征显示还原后的催化剂，Cu物种与ZnO之间存在强相互作用，这种相互作用不仅抑制了副反应逆水煤气变换反应的发生，而且抑制了铜物种的烧结。关键词：DMESR，制氢，层状硅酸铜，Cu/SiO2催化剂，ZnO改性I万方数据ABSTRACTHydrogen(H2)isanewkindofsustainableenergysources.Dimethylethersteamreforming(DMESR)isaveryeffectivewaytopr

6、oducehydrogen.Thekeytechnologyofthisreactionisthedevelopmentofcatalysts,andtheenhancementofthecatalystactivityatlowtemperatureandselectivityarethemaindifficultiesthatthecurrentresearchersneedtoovercome.Inthiswork,thecopperphyllosilicatewithuniquelamellarstructurewaspreparedbyammoniaevaporati

7、onmethodandtheDMESRreactionoverthecopperphyllosilicate,whichwasmixedwithsolidacid(γ-Al2O3)wasinvestigated.Theeffectsofcopperloadinganddopingmodificationonthecatalyticperformancearesystematicallyinvestigated.Multipletechniques,suchasXRD,BET,N2Ochemi